HELUZ – tehly, preklady, komíny, stropné systémy na stavbu rodinného domu
vyhľadávanie
Dnes je 17.9.

Tepelné čerpadlo a ako mu porozumieť

Zverejnené: 15. 8. 2017

Tepelné čerpadlo (TČ) je dnes bežným technickým zariadením na vykurovanie či chladenie do rodinných domov, spoločenských budov atď. až po priemyselné objekty. Princíp fungovania, ale aj možnosti nasadenia sa líšia od fungovania obyčajného vykurovacieho zariadenia: tz. je možné nim vykurovať aj chladiť. Navyše, za jednu kWh dodanej elektrickej energie dokáže dodať oveľa viac tepla.

Tepelné čerpadlo je výrobok, ktorý bežne vidíme v každej domácnosti a nazýva sa mraznička alebo chladnička. Ten, presne povedané, nevyrába a nedodáva chlad, ale z priestoru, ktorý chceme chladiť, odoberá (čerpá) teplo a doručuje ho inam. Pozorný majiteľ chladničky alebo mrazničky dávno postrehol, že na ich odvrátenej zadnej strane je radiátor, ktorý sála teplo a je oveľa teplejší, než okolitý vzduch. Jedná sa o teplo, ktoré je odoberané z vnútorného priestoru chladničky a sprostredkovávané do priestoru mimo chladničku.

Mraznička nedokáže odoberať z ochladzovaného priestoru teplotu, teda stupne °C, ale len teplo v jouloch (J) alebo v kWh. A aby toto teplo predal do miestnosti, ktorá má teplotu 25 °C, musí mať radiátor teplotu oveľa vyššiu, ako je vzduch v miestnosti.

Účinnosť tepelného čerpadla

Popíšme si ju na príklade, v ktorej je vonkajší vzduch zdrojom tepla, ktoré čerpáme. Tieto tepelné čerpadlá sú v našom podnebnom pásme (a tiež s ohľadom na iné prednosti) najčastejšie. Vo vykurovacom období je možné jeho službu popísať takto:

  1. TČ naberie za hodinu 100 kg vonkajšieho vzduchu a ochladí ho o 10 °C,
  2. tým získa 1 MJ = 0,28 kWh/hod tepla, teda tepelnej energie,
  3. touto energiou vykuruje dom,
  4. za celý deň dodá 24 hod × 0,28 kWh/hod. = 6,67 kWh,
  5. pritom spotrebuje len zlomok tejto energie.

Z tohto je zrejmý aj názov tepelné čerpadlo, ktorý toto zariadenie dostalo. Z chladného vonkajšieho vzduchu čerpá teplo, ktorým potom ohrieva oveľa teplejší vnútorný vzduch. V lete je to naopak: tepelné čerpadlo v roli klimatizácie čerpá teplo z vnútorného vzduchu a tým potom ohrieva oveľa teplejší vonkajší vzduch. Podobne čerpáme vodu z hlbokej studne; voda však nepritečie do kuchynského kohútiku sama z hĺbky 10 m, je potrebné ju vodným čerpadlom vytlačiť vysoko nad kohútik.

Na tento režim čerpania, ktorý nie je samovoľný, musíme použiť stroj – tepelné čerpadlo. Teplo, ktoré tepelným čerpadlom odoberáme vzduchu na jednej strane a na druhej potom dávame, je bezplatné, avšak bezplatný nie je elektrický pohon tohto stroja. Stroj – tepelné čerpadlo – sa pri svojom chode zahrieva a stáva sa zdrojom tepla. V zime je možné tohto tepla využiť k vykurovaniu aj ohrevu vody.

Pre stanovenie pohonu takéhoto stroja existuje už od roku 1824 presný návod, ktorý sformuloval Nicolas Léonard Sadi Carnot1) uverejnením jednoduchého vzorca pre maximálnu účinnosť tepelného stroja:

Carnot mal na mysli tepelný stroj, ktorý využíva energiu tepla, ktorá skrze neho preteká od teplého k studenému zásobníku. To je dnes príklad parných strojov a turbín, spaľovacích motorov a pod. Tepelné čerpadlo je príklad obráteného deja: poháňame ho elektrinou a ono vytvára požadovanú teplotu v miestnosti a celom dome, zatiaľ, čo druhý zásobník – chladnejší vonkajší vzduch – je ochladzovaný.

Pri malom rozdiely teplôt vo vnútri a vonku je účinnosť prečerpávania tepla vysoká, pri veľkom sa znižuje. K tomu sa potom pričíta už spomenutá vlastná tepelná strata TČ.

Vykurovací faktor COP

COP je anglická skratka slov „Coefficient of Performance”, čo je možné preložiť ako koeficient účinnosti či účinkovania. Udáva pre dané tepelné čerpadlo pomer vyprodukovaného tepla a spotrebovanej energie za presne definovaných podmienok (vnútorné a vonkajšie teploty) podľa normy EN 14 511. Počíta sa podľa vzorca:

kde ΔQ je vykurovací výkon TČ vo watoch a ΔW je tomu zodpovedajúci elektrický príkon tepelného čerpadla. Tento údaj je vhodný k porovnaniu rôznych TČ medzi sebou (čím väčší COP, tým lepší TČ), avšak nehovorí nič o tom, koľko energie spotrebujeme na prevádzku tepelného čerpadla. COP totiž veľmi závisí na vonkajšej teplote vzduchu, ktorá sa počas roku pohybuje medzi –20 až +30 °C, a na teplote vnútorného teplovýmenného média.

Sezónny COP

SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) započítava priemerné vonkajšie teploty vzduchu za celú vykurovaciu sezónu a jeho výpočet upravuje norma EN 14 825. Tá zavádza a určuje priemerný ročný výkon tepelného čerpadla pre 3 rôzne klimatické pásma v rámci Európy (chladnejšie, mierne, stredomorské) a nasledujúci počet hodín vykurovacej sezóny:

  • chladné podnebie: 6 446 hodín,
  • mierne podnebie: 4 910 hodín a
  • teplé (stredomorské) podnebie 3 590 hodín

Spomenutá norma tiež stanoví, v akých teplotách musia byť tepelné čerpadlá testované, aby bolo možné určiť ich SCOP v jednotlivých klimatických podmienkach.

ChladnéMierneTeplé
–15 °C–7 °C2 °C
–7 °C2 °C7 °C
2 °C7 °C12 °C
7 °C12 °C
12 °C

Tabuľka uvádza teploty pre testovanie SCOP tepelných čerpadiel v jednotlivých klimatických podmienkach. Doplňme, že európska agenda okolo COP a SCOP sa netýka letného chladenia, tzn. klimatizácia, ktorú je možné riešiť iba a len tepelnými čerpadlami.

Záver

Tepelné čerpadlá účinne riešia či už zimné vykurovanie, tak aj letné chladenie (žiadne iné technické zariadenie aktívne nechladí). Po celej Európe sú tak neoddeliteľnou súčasťou novej výstavby a tiež modernizácie rodinných a bytových domov, ale tiež kúpeľov, hotelov, administratívnych budov atď. až po výstavbu priemyselných objektov. Aj v Českej republike rastie záujem o tepelné čerpadlá. Tepelné čerpadlá šetria energiu a dokážu nielen realizovať dom, ktorý bude povinné stavať po roku 2020. V spojení s fotovoltaikou a solárnymi panelmi dokážu z týchto domov vytvoriť aktívne domy (s vlastnou výrobou energie pre seba) alebo domy, ktoré sú energeticky úplne sebestačné.

Náš typ: Zaujíma vás, aký typ tepelného čerpadla by najlepšie vyhovoval vašej domácnosti a aká by bola jeho približná cena vrátane dopravy a montáže? Navštívte nasledujúci odkaz, ktorý pre vás pripravila firma Viessmann a zistite tieto informácie počas jednej minúty: http://www.tepelka.cz/kontakt.php

¹) Nicolas Léonard Sadi Carnot (1. júna 1796–24. augusta 1832) bol francúzsky fyzik, zakladateľ termodynamiky. Bol synom ministra vojny v dobe Napoleonovej vlády, generála Lazara Carnota. Vyštudoval parížsku École Polytechnique a potom nastúpil do armády, kde slúžil do roku 1828 ako poručík generálneho štábu. V roku 1821 sa zoznámil s parným strojom v Magdeburgu. Pokúsil sa popísať fyzikálny model takéhoto stroja. Svoje závery publikoval v roku 1824 v diele Úvahy o hybnej sile ohňa (Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu). Popísal v ňom cyklus stroja, dnes známy ako Carnotov cyklus. Carnot zomrel vo veku 36 rokov na choleru.

Prečítajte si tiež:

Autor: Redakční kolektiv
Foto: Shutterstock

Tématické odbory

reklama

Nové

Izolácia ľahkých sadrokartónových priečok

Izolácia ľahkých sadrokartónových priečok

Zverejnené 16.9. V poslednom čase sa čoraz viac ľudí zaujíma o to, či je zateplenie ich domov alebo bytov kvalitné. Dôvody sú zrejmé. Vďaka dôkladnej izolácii môže majiteľ domu dosiahnuť vysoké finančné úspory; navyše znížená spotreba energie prispieva k ochrane… ísť na článok

Ako postupovať pri natieraní plechovej strechy? Návod krok za krokom

Ako postupovať pri natieraní plechovej strechy? Návod krok za krokom

Zverejnené 15.9. Dnes sa pozrieme na renováciu starého náteru plechovej krytiny z pozinku. Ak je už strecha vášho domu či chalupy nevzhľadná a vy zvažujete jej opravu, máme pre vás návod krok za krokom, ako jej vrátiť pôvodnú podobu. Nejde o nič zložité a s trochou… ísť na článok

Podstrešná fólia, ktorá ušetrí materiál, čas a peniaze

Podstrešná fólia, ktorá ušetrí materiál, čas a peniaze

Zverejnené 14.9. Inovovaná podstrešná fólia DELTA®-MAXX PLUS uľahčuje a zrýchľuje prácu pokrývačov, šetrí materiál, ale aj náklady na energie. Dlhú životnosť garantuje systémová záruka 25 rokov ísť na článok

reklama